Molecular characterization of the fibrinogen-erythrocyte interaction and its influence on cardiovascular pathologies by AFM-based force spectroscopy

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Vitamin A Deficiency and Training to Farmers: Evidence from a Field Experiment in Mozambique

Vitamin A deficiency is a widespread public health problem in Sub-Saharan Africa. This paper analyzes the impact of a food-based intervention to fight vitamin A deficiency using orange-fleshed sweet potato (OFSP). We conducted a randomized evaluation of OFSP-related training to female farmers in Mozambique, in which the treatment group was taught basic concepts of nutrition, and OFSP-planting and cooking skills. We found encouraging evidence of changes in behavior and attitudes towards OFSP consumption and planting, and considerable increases in nutrition-related knowledge, as well as knowledge on cooking and planting OFSP.

Migrant Remittances and Information Flows: Evidence from a Field Experiment*

Do information flows matter for remittance behavior? We design and implement a randomized control trial to quantitatively assess the role of communication between migrants and their contacts abroad on the extent and value of remittance flows. In the experiment, a random sample of 1,500 migrants residing in Ireland was offered the possibility of contacting their networks outside the host country for free over a varying number of months. We find a sizable, positive impact of our intervention on the value of migrant remittances sent. Our results exclude that the remittance effect we identify is a simple substitution effect. Instead, our analysis points to this effect being a likely result of improved information via factors such as better migrant control over remittance use, enhanced trust in remittance channels due to experience sharing, or increased remittance recipients’ social pressure on migrants.

Aplicação clínica - avaliação da técnica acoustic radiation force impulse

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Vitamin A deficiency and training to farmers: Evidence from a field experiment in Mozambique

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Economics from the NOVA – School of Business and Economics

Forecasts of relative performance in tournaments: Evidence from the field

This paper uses a field experiment to investigate the quality of individuals’ forecasts of relative performance in tournaments. We ask players in luck-based (poker) and skill-based (chess) tournaments to make point forecasts of rank. The main finding of the paper is that players’ forecasts in both types of tournaments are biased towards overestimation of relative performance. However, the size of the biases found is not as large as the ones often reported in the psychology literature. We also find support for the “unskilled and unaware hypothesis” in chess: high skilled chess players make better forecasts than low skilled chess players. Finally, we find that chess players’ forecasts of relative performance are not efficient.

Automatic delimitation of the clinical region of interest in ultra-wide field of view images of the retina

Retinal ultra-wide field of view images (fundus images) provides the visu-alization of a large part of the retina though, artifacts may appear in those images. Eyelashes and eyelids often cover the clinical region of interest and worse, eye-lashes can be mistaken with arteries and/or veins when those images are put through automatic diagnosis or segmentation software creating, in those cases, the appearance of false positives results. Correcting this problem, the first step in the development of qualified auto-matic diseases diagnosis programs can be done and in that way the development of an objective tool to assess diseases eradicating the human error from those processes can also be achieved. In this work the development of a tool that automatically delimitates the clinical region of interest is proposed by retrieving features from the images that will be analyzed by an automatic classifier. This automatic classifier will evaluate the information and will decide which part of the image is of interest and which part contains artifacts. The results were validated by implementing a software in C# language and validated through a statistical analysis. From those results it was confirmed that the methodology presented is capable of detecting artifacts and selecting the clin-ical region of interest in fundus images of the retina.

Storage of water molecules into biomimetic heterostructures: the role of roughness

The development of devices based on heterostructured thin films of biomolecules conveys a huge contribution on biomedical field. However, to achieve high efficiency of these devices, the storage of water molecules into these heterostructures, in order to maintain the biological molecules hydrated, is mandatory. Such hydrated environment may be achieved with lipids molecules which have the ability to rearrange spontaneously into vesicles creating a stable barrier between two aqueous compartments. Yet it is necessary to find conditions that lead to the immobilization of whole vesicles on the heterostructures. In this work, the conditions that govern the deposition of open and closed liposomes of 1.2-dipalmitoyl-sn-Glycero-3-[Phospho-rac-(1-glycerol)] (sodium Salt) (DPPG) onto polyelectrolytes cushions prepared by the layer-by-layer (LbL) method were analyzed. Electronic transitions of DPPG molecules as well as absorption coefficients were obtained by vacuum ultraviolet spectroscopy, while the elemental composition of the heterostructures was characterized by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The presence of water molecules in the films was inferred by XPS and infrared spectroscopy. Quartz crystal microbalance (QCM) data analysis allowed to conclude that, in certain cases, the DPPG adsorbed amount is dependent of the bilayers number already adsorbed. Moreover, the adsorption kinetics curves of both adsorbed amount and surface roughness allowed to determine the kinetics parameters that are related with adsorption processes namely, electrostatic forces, liposomes diffusion and lipids re-organization on surface. Scaling exponents attained from atomic force microscopy images statistical analysis demonstrate that DPPG vesicles adsorption mechanism is ruled by the diffusion Villain model confirming that adsorption is governed by electrostatic forces. The power spectral density treatment enabled a thorough description of the accessible surface of the samples as well as of its inner structural properties. These outcomes proved that surface roughness influences the adsorption of DPPG liposomes onto surfaces covered by a polyelectrolyte layer. Thus, low roughness was shown to induce liposome rupture creating a lipid bilayer while high roughness allows the adsorption of whole liposomes. In addition, the fraction of open liposomes calculated from the normalized maximum adsorbed amounts decreases with the cushion roughness increase, allowing us to conclude that the surface roughness is a crucial variable that governs the adsorption of open or whole liposomes. This conclusion is fundamental for the development of well-designed sensors based on functional biomolecules incorporated in liposomes. Indeed, LbL films composed of polyelectrolytes and liposomes with and without melanin encapsulated were successfully applied to sensors of olive oil.

eHealth e a adoção da inovação em assisted living technologies : o caso das demências

RESUMO - Assistimos hoje a um contexto marcado (i) pelo progressivo envelhecimento das sociedades ocidentais, (ii) pelo aumento da prevalência das doenças crónicas, de que as demências são um exemplo, (iii) pelo significativo aumento dos custos associados a estas patologias, (iv) por orçamentos públicos fortemente pressionadas pelo controlo da despesa, (v) por uma vida moderna que dificulta o apoio intergeracional, tornando o suporte proporcionado pelos filhos particularmente difícil, (vi) por fortes expectativas relativamente à prestação de cuidados de saúde com qualidade. Teremos assim de ser capazes de conseguir melhorar os serviços de saúde, ao mesmo tempo que recorremos a menos recursos financeiros e humanos, pelo que a inovação parece ser crítica para a sustentabilidade do sistema. Contudo a difusão das Assistive Living Technologies, apesar do seu potencial, tem sido bastante baixa, nomeadamente em Portugal. Porquê? Hamer, Plochg e Moreira (2012), no editorial do International Journal of Healthcare Management, enquadram a Inovação como “podendo ser imprevisível e mesmo dolorosa, pelo que talvez possamos não ficar surpreendidos se surgirem resistências e que, inovações bastante necessárias, capazes de melhorar os indicadores de saúde, tenham sido de adoção lenta ou que tenham mesmo sido insustentáveis”. Em Portugal não há bibliografia que procure caracterizar o modelo de difusão da inovação em eHealth ou das tecnologias de vivência assistida. A bibliografia internacional é igualmente escassa. O presente projeto de investigação, de natureza exploratória, tem como objetivo principal, identificar barreiras e oportunidades para a implementação de tecnologias eHealth, aplicadas ao campo das demências. Como objetivos secundários pretendemse identificar as oportunidades e limitações em Portugal: mapa de competências nacionais, e propor medidas que possa acelerar a inovação em ALT, no contexto nacional. O projeto seguirá o modelo de um estudo qualitativo. Para o efeito foram conduzidas entrevistas em profundidade junto de experts em ALT, procurando obter a visão daqueles que participam do lado da Oferta- a Indústria; do lado da Procura- doentes, cuidadores e profissionais de saúde; bem como dos Reguladores. O instrumento utilizado para a recolha da informação pretendida foi o questionário não estruturado. A análise e interpretação da informação recolhida foram feitas através da técnica de Análise de Conteúdo. Os resultados da Análise de Conteúdo efetuada permitiram expressar a dicotomia barreira/oportunidade, nas seguintes categorias aqui descritas como contextos (i) Contexto Tecnológico, nas subcategorias de Acesso às Infraestruturas; Custo da Tecnologia; Interoperabilidade, (ii) Contexto do Valor Percecionado, nas subcategorias de Utilidade; Eficiência; Divulgação, (iii) Contexto Político, compreendendo a Liderança; Organização; Regulação; Recursos, (iv) Contexto Sociocultural, incluindo nomeadamente Idade; Literacia; Capacidade Económica, (v) Contexto Individual, incluindo como subcategorias, Capacidade de Adaptação a Novas tecnologias; Motivação; Acesso a equipamentos (vi) Contexto Específico da Doença, nomeadamente o Impacto Cognitivo; Tipologia Heterogénea e a Importância do Cuidador. Foi proposto um modelo exploratório, designado de Modelo de Contextos e Forças, que estudos subsequentes poderão validar. Neste modelo o Contexto Tecnológico é um Força Básica ou Fundamental; o Contexto do Valor Percecionado, constitui-se numa Força Crítica para a adoção de inovação, que assenta na sua capacidade para oferecer valor aos diversos stakeholders da cadeia de cuidados. Temos também o Contexto Político, com capacidade de modelar a adoção da inovação e nomeadamente com capacidade para o acelerar, se dele emitir um sinal de urgência para a mudança. O Contexto Sociocultural e Individual expressam uma Força Intrínseca, dado que elas são características internas, próprias e imutáveis no curto-prazo, das sociedade e das pessoas. Por fim há que considerar o Contexto Específico da Doença, nesta caso o das demências. Das conclusões do estudo parece evidente que as condições tecnológicas estão medianamente satisfeitas em Portugal, com evidentes progressos nos últimos anos (exceção para a interoperabilidade aonde há necessidade de maiores progressos), não constituindo portanto barreira à introdução de ALT. Aonde há necessidade de investir é nas áreas do valor percebido. Da análise feita, esta é uma área que constitui uma barreira à introdução e adoção das ALT em Portugal. A falta de perceção do valor que estas tecnologias trazem, por parte dos profissionais de saúde, doentes, cuidadores e decisores políticos, parece ser o principal entrave à sua adoção. São recomendadas estratégias de modelos colaborativos de Investigação e Desenvolvimento e de abordagens de cocriação com a contribuição de todos os intervenientes na cadeia de cuidados. Há também um papel que cabe ao estado no âmbito das prioridades e da mobilização de recursos, sendo-lhe requerida a expressão do sentido de urgência para que esta mudança aconteça. Foram também identificadas oportunidades em diversas áreas, como na prevenção, no diagnóstico, na compliance medicamentosa, na terapêutica, na monitorização, no apoio à vida diária e na integração social. O que é necessário é que as soluções encontradas constituam respostas àquilo que são as verdadeiras necessidades dos intervenientes e não uma imposição tecnológica que só por si nada resolve. Do estudo resultou também a perceção de que há que (i) continuar a trabalhar no sentido de aproximar a comunidade científica, da clínica e do doente, (ii) fomentar a colaboração entre centros, com vista à criação de escala a nível global. Essa colaboração já parece acontecer a nível empresarial, tendo sido identificadas empresas Portuguesas com vocação global. A qualidade individual das instituições de ensino, dos centros de investigação, das empresas, permite criar as condições para que Portugal possa ser país um piloto e um case-study internacional em ALT, desde que para tal pudéssemos contar com um trabalho colaborativo entre instituições e com decisões políticas arrojadas.

Testes genéticos de venda direta ao consumidor : questões ético-legais no mercado português

RESUMO - As descobertas realizadas na área da genética levaram ao desenvolvimento de aplicações práticas, entre as quais se destacam os testes genéticos, cujas aplicações em saúde tiveram um impacto considerável na prática clínica. Uma das consequências deste desenvolvimento foi o nascimento de um novo mercado na área da saúde, o mercado dos Testes Genéticos de Venda Direta ao Consumidor (TGVDC). Este mercado está associado a questões do foro ético e legal muito específicas e importantes. Através da realização do presente trabalho de projeto pretende-se analisar e discutir as principais questões éticas e legais suscitadas pelos TGVDC, com maior enfoque no mercado português e na aplicação do enquadramento ético-legal em vigor em Portugal. No que toca à metodologia, no âmbito do presente trabalho de projeto, realizou-se uma análise da literatura científica e ético-legal do tema em estudo. Posteriormente realizou-se uma entrevista exploratória, a uma personalidade de reconhecido mérito na área da genética humana, a fim de compreender quais as principais questões suscitadas pelo mercado de TGVDC. Seguidamente realizou-se um mapeamento das entidades que operam no mercado de TGVDC, seguido de um inquérito a essas mesmas entidades, a fim de avaliar as características do serviço oferecido em Portugal e a aplicação do regime normativo ético-legal em vigor. Verificou-se, como era expectável, que o mercado português de TGVDC apresenta reduzida dimensão quando comparado com outros mercados a nível internacional, designadamente o mercado norte-americano que é, claramente, o mais desenvolvido nesta área. Os resultados obtidos apontaram ainda, no que toca à realidade portuguesa, para a pertinência de questões discutidas na literatura analisada. Em suma, apesar das limitações inerentes à realização de um projeto pioneiro e ambicioso num curto espaço de tempo, as conclusões deste trabalho permitem extrair conclusões importantes acerca do mercado português de TGVDC, sob a perspetiva ético-legal, bem como efetuar recomendações importantes para futuros estudos nesta área.

Cellular reprogramming strategies for degenerative disorders involving the retinal pigment epithelium

RESUMO: A reprogramação celular permite que uma célula somática seja reprogramada para outra célula diferente através da expressão forçada de factores de transcrição (FTs) específicos de determinada linhagem celular, e constitui uma área de investigação emergente nos últimos anos. As células somáticas podem ser experimentalmente manipuladas de modo a obter células estaminais pluripotentes induzidas (CEPi), ou convertidas directamente noutro tipo de célula somática. Estas descobertas inovadoras oferecem oportunidades promissoras para o desenvolvimento de novas terapias de substituição celular e modelos de doença, funcionando também como ferramentas valiosas para o estudo dos mecanismos moleculares que estabelecem a identidade celular e regulam os processos de desenvolvimento. Existem várias doenças degenerativas hereditárias e adquiridas da retina que causam deficiência visual devido a uma disfunção no tecido de suporte da retina, o epitélio pigmentar da retina (EPR). Uma destas doenças é a Coroideremia (CHM), uma doença hereditária monogénica ligada ao cromossoma X causada por mutações que implicam a perda de função duma proteína com funções importantes na regulação do tráfico intracelular. A CHM é caracterizada pela degenerescência progressiva do EPR, assim como dos foto-receptores e da coróide. Resultados experimentais sugerem que o EPR desempenha um papel importante na patogénese da CHM, o que parece indicar uma possível vantagem terapêutica na substituição do EPR nos doentes com CHM. Por outro lado, existe uma lacuna em termos de modelos in vitro de EPR para estudar a CHM, o que pode explicar o ainda desconhecimento dos mecanismos moleculares que explicam a patogénese desta doença. Assim, este trabalho focou-se principalmente na exploração das potencialidades das técnicas de reprogramação celular no contexto das doenças de degenerescência da retina, em particular no caso da CHM. Células de murganho de estirpe selvagem, bem como células derivadas de um ratinho modelo de knockout condicional de Chm, foram convertidos com sucesso em CEPi recorrendo a um sistema lentiviral induzido que permite a expressão forçada dos 4 factores clássicos de reprogramação, a saber Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Estas células mostraram ter equivalência morfológica, molecular e funcional a células estaminais embrionárias (CES). As CEPi obtidas foram seguidamente submetidas a protocolos de diferenciação com o objectivo final de obter células do EPR. Os resultados promissores obtidos revelam a possibilidade de gerar um valioso modelo de EPR-CHM para estudos in vitro. Em alternativa, a conversão directa de linhagens partindo de fibroblastos para obter células do EPR foi também abordada. Uma vasta gama de ferramentas moleculares foi gerada de modo a implementar uma estratégia mediada por FTs-chave, seleccionados devido ao seu papel fundamental no desenvolvimento embrionário e especificação do EPR. Conjuntos de 10 ou menos FTs foram usados para transduzir fibroblastos, que adquiriram morfologia pigmentada e expressão de alguns marcadores específicos do EPR. Adicionalmente, observou-se a activação de regiões promotoras de genes específicos de EPR, indicando que a identidade transcricional das células foi alterada no sentido pretendido. Em conclusão, avanços significativos foram atingidos no sentido da implementação de tecnologias de reprogramação celular já estabelecidas, bem como na concepção de novas estratégias inovadoras. Metodologias de reprogramação, quer para pluripotência, quer via conversão directa, foram aplicadas com o objectivo final de gerar células do EPR. O trabalho aqui descrito abre novos caminhos para o estabelecimento de terapias de substituição celular e, de uma maneira mais directa, levanta a possibilidade de modelar doenças degenerativas da retina com disfunção do EPR numa placa de petri, em particular no caso da CHM.---------------ABSTRACT: Cellular reprogramming is an emerging research field in which a somatic cell is reprogrammed into a different cell type by forcing the expression of lineage-specific transcription factors (TFs). Cellular identities can be manipulated using experimental techniques with the attainment of pluripotency properties and the generation of induced Pluripotent Stem (iPS) cells, or the direct conversion of one somatic cell into another somatic cell type. These pioneering discoveries offer new unprecedented opportunities for the establishment of novel cell-based therapies and disease models, as well as serving as valuable tools for the study of molecular mechanisms governing cell fate establishment and developmental processes. Several retinal degenerative disorders, inherited and acquired, lead to visual impairment due to an underlying dysfunction of the support cells of the retina, the retinal pigment epithelium (RPE). Choroideremia (CHM), an X-linked monogenic disease caused by a loss of function mutation in a key regulator of intracellular trafficking, is characterized by a progressive degeneration of the RPE and other components of the retina, such as the photoreceptors and the choroid. Evidence suggest that RPE plays an important role in CHM pathogenesis, thus implying that regenerative approaches aiming at rescuing RPE function may be of great benefit for CHM patients. Additionally, lack of appropriate in vitro models has contributed to the still poorly-characterized molecular events in the base of CHM degenerative process. Therefore, the main focus of this work was to explore the potential applications of cellular reprogramming technology in the context of RPE-related retinal degenerations. The generation of mouse iPS cells was established and optimized using an inducible lentiviral system to force the expression of the classic set of TFs, namely Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc. Wild-type cells, as well as cells derived from a conditional knockout (KO) mouse model of Chm, were successfully converted into a pluripotent state, that displayed morphology, molecular and functional equivalence to Embryonic Stem (ES) cells. Generated iPS cells were then subjected to differentiation protocols towards the attainment of a RPE cell fate, with promising results highlighting the possibility of generating a valuable Chm-RPE in vitro model. In alternative, direct lineage conversion of fibroblasts into RPE-like cells was also tackled. A TF-mediated approach was implemented after the generation of a panoply of molecular tools needed for such studies. After transduction with pools of 10 or less TFs, selected for their key role on RPE developmental process and specification, fibroblasts acquired a pigmented morphology and expression of some RPE-specific markers. Additionally, promoter regions of RPE-specific genes were activated indicating that the transcriptional identity of the cells was being altered into the pursued cell fate. In conclusion, highly significant progress was made towards the implementation of already established cellular reprogramming technologies, as well as the designing of new innovative ones. Reprogramming into pluripotency and lineage conversion methodologies were applied to ultimately generate RPE cells. These studies open new avenues for the establishment of cell replacement therapies and, more straightforwardly,raise the possibility of modelling retinal degenerations with underlying RPE defects in apetri dish, particularly CHM.

Numerical prediction of diffusion and electric field-induced iron nanoparticle transport

Zero valent iron nanoparticles (nZVI) are considered very promising for the remediation of contaminated soils and groundwaters. However, an important issue related to their limited mobility remains unsolved. Direct current can be used to enhance the nanoparticles transport, based on the same principles of electrokinetic remediation. In this work, a generalized physicochemical model was developed and solved numerically to describe the nZVI transport through porous media under electric field, and with different electrolytes (with different ionic strengths). The model consists of the Nernst–Planck coupled system of equations, which accounts for the mass balance of ionic species in a fluid medium, when both the diffusion and electromigration of the ions are considered. The diffusion and electrophoretic transport of the negatively charged nZVI particles were also considered in the system. The contribution of electroosmotic flow to the overall mass transport was included in the model for all cases. The nZVI effective mobility values in the porous medium are very low (10−7–10−4 cm2 V−1 s−1), due to the counterbalance between the positive electroosmotic flow and the electrophoretic transport of the negatively charged nanoparticles. The higher the nZVI concentration is in the matrix, the higher the aggregation; therefore, low concentration of nZVI suspensions must be used for successful field application.

Evolution of reputation in networks: A mean field game approach

This work models the competitive behaviour of individuals who maximize their own utility managing their network of connections with other individuals. Utility is taken as a synonym of reputation in this model. Each agent has to decide between two variables: the quality of connections and the number of connections. Hence, the reputation of an individual is a function of the number and the quality of connections within the network. On the other hand, individuals incur in a cost when they improve their network of contacts. The initial value of the quality and number of connections of each individual is distributed according to an initial (given) distribution. The competition occurs over continuous time and among a continuum of agents. A mean field game approach is adopted to solve the model, leading to an optimal trajectory for the number and quality of connections for each individual.

O uso da força no Direito Internacional = Use of force in Public International Law

Versão online da Revista Brasileira de Estudos Políticos, Belo Horizonte, nº 107, pp. 149-200, jul./dez.2013